(57)【要約】【課題】低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した偏光ホログラム素子、これを有する光ピックアップ装置及びこれらの製造方法の提供。【解決手段】一方の面に凹凸格子１２を備え、凹凸格子１２上に形成された透明導電膜１４、透明導電膜１４を被覆した絶縁膜１５を有する樹脂製の透明基板１３と、その透明基板１３側の面に形成された透明導電膜１７、透明導電膜１７を被覆した絶縁膜１８を有する透明基板１６と、絶縁膜１５と絶縁膜１８との間に充填された、一方向に配向した高分子液晶１９を含む液晶層２０とを有する偏光ホログラム素子１１等。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に凹凸格子を備えた樹脂製の第１の透明基板と、第１の透明基板の上記凹凸格子上に形成された第１の透明導電膜と、第１の透明導電膜を被覆した第１の絶縁膜と、第１の透明基板に対向した第２の透明基板と、第２の透明基板の第１の透明基板側の面に形成された第２の透明導電膜と、第２の透明導電膜を被覆した第２の絶縁膜と、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に充填された、一方向に配向した高分子液晶を少なくとも含む液晶層とを有する偏光ホログラム素子。
【請求項２】
請求項１記載の偏光ホログラム素子において、前記高分子液晶が紫外線硬化型高分子液晶であることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項３】
請求項１または２記載の偏光ホログラム素子において、前記凹凸格子を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしていることを特徴とする偏光ホログラム素子。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子を有する光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項４記載の光ピックアップ装置において、±１次回折光のうち回折効率の高い側の回折光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、前記凹凸格子を、同凹凸格子を反転した形状のスタンパを用いて形成する偏光ホログラム素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、または、請求項６記載の偏光ホログラム素子の製造方法において、第１の絶縁膜を、スパッタリング法、プラズマ化学的気相成長法、真空蒸着法の何れかによって成膜することを特徴とする偏光ホログラム素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、または、請求項６記載の偏光ホログラム素子の製造方法において、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に未硬化の紫外線硬化型の前記高分子結晶を挟み、第１の透明導電膜と第２の透明導電膜とに電圧を印加して前記高分子結晶を一方向に配向させたうえで露光を行うことにより前記高分子結晶を一方向に配向させた状態で重合させることを特徴とする偏光ホログラム素子の製造方法。
【請求項９】
請求項６ないし８の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法を用い、請求項４または５記載の光ピックアップ装置を製造する光ピックアップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスク等の光記録媒体等に対応して用いられる光ピックアップ装置、この光ピックアップ装置等に用いられる偏光ホログラム素子及びかかる光ピックアップ装置、偏光ホログラム素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な光記録媒体に対応する光ピックアップ装置が、たとえば〔特許文献１〕、〔特許文献２〕等において提案されている。光ピックアップ装置の一つのタイプとして、波長７８０ｎｍのレーザー光を用いるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）系の読み取り用、書き込み用の光ピックアップ装置があり、また光ピックアップ装置の他のタイプとして、波長約６５０ｎｍのレーザー波長を用いるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｃ）系の読み取り用、書き込み用の光ピックアップ装置がある。また将来の高密度光ディスクに関して、青色レーザー光を用いた光ピックアップ装置の研究開発も行われている。
【０００３】
かかる光ピックアップ装置は使用するレーザーの波長が異なるが、小型化や低コスト化等の共通の課題を持っており、これらの課題に対して開発が行われている。光ピックアップ装置の小型化や低コスト化に対して有効な方法として、偏光分離素子に偏光ホログラム素子を採用することが挙げられる。
【０００４】
従来において、レーザー光の往路、復路を分離する素子としてはプリズムを接着した偏光ビームスプリッタが用いられていたため、光学系が大型であったり、部品点数が多くなりコスト増加の大きな要因となったりするといった問題があったが、光ピックアップ装置に偏光ホログラム素子を用いると、レーザーと受光素子をほぼ同一面に配置できるため光学系を大幅に小型化でき、また光路の設計が容易になるため部品点数も低減できるといったメリットがある。また記録密度の異なる複数種類の記録媒体の書き込み、読み取りを一つの光ピックアップ装置で行う場合においても、偏光ホログラム素子を用いると光路を共通化できるため非常に有効である。
このような偏光ホログラム素子に関する技術は、〔特許文献３〕ないし〔特許文献６〕等において提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５０６００号公報
【特許文献２】特開平０９−２８８８４４号公報
【特許文献３】特開２０００−１９９８２０号公報
【特許文献４】特開２０００−０７５１３０号公報
【特許文献５】特開平１１−１００５７５号公報
【特許文献６】特開平１０−０７４３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、〔特許文献３〕ないし〔特許文献６〕に記載されている偏光ホログラム素子には、それぞれ問題があることがわかった。
〔特許文献３〕にはニオブ酸リチウム基板を用いた偏光ホログラム素子が記載されている。この偏光ホログラム素子においては、ニオブ酸リチウム基板に周期的なプロトン交換領域を形成し、その後プロトン交換領域を選択エッチングして周期的な溝を作っている。
しかしながらニオブ酸リチウム基板は高価であり、かつプロトン交換に要する時間が長いため低コストで偏光分離素子を作製することが困難である。またプロトン交換膜のピッチを小さくできないため周期構造の狭ピッチ化が困難である。
【０００７】
〔特許文献４〕には複屈折性の有機材料を用いた偏光ホログラム素子が記載されている。この偏光ホログラム素子は、ガラス基板に有機複屈折膜を接着し、その後有機複屈折膜にフォトリソグラフィーによって周期的なマスクを形成した後、ドライエッチングによって周期的な凹凸格子を形成し、更に等方的なオーバーコート材で凹凸格子を埋めこむことで製造されている。この偏光ホログラム素子においては、マスクを形成するフォトリソグラフィーによってピッチを規定するため、周期構造の狭ピッチ化が可能である。
しかしながら凹凸格子の形成にフォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工が必要であることから低コスト化には限界がある。
【０００８】
複屈折性の材料を用いた偏光ホログラム素子としては、〔特許文献５〕、〔特許文献６〕に、複屈折性の材料として高分子液晶を用いた偏光ホログラム素子が記載されている。
〔特許文献５〕に記載の偏光ホログラム素子の構成を図３５に示す。凹凸格子１０１を形成したガラス基板１０２と平坦なガラス基板１０３とにそれぞれ配向膜１０４、１０５を塗布し、その後ラビングによって配向処理を行い、配向処理方向を合わせて２つのガラス基板１０２、１０３を貼り合わせる。その後２つの基板１０２、１０３で作られるギャップに紫外線硬化型高分子液晶１０６を充填する。高分子液晶１０６は配向膜１０４、１０５によって図３５に示されるように一方向に並び、ガラス基板１０２、１０３の凹凸と組み合わせると周期的な屈折率分布を示す。その後紫外線を照射して高分子液晶１０６を重合させて高分子液晶１０６の配向方向を固定する。
【０００９】
しかし、かかる偏光ホログラム素子でも、ガラス基板１０２へ凹凸格子１０１を形成するためにはフォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工が必要であり、低コスト化には限界があった。またラビングによる配向処理ではラビング布の繊維が凹凸格子の中に入り込む必要がある。そのためラビング布の繊維径よりも凹凸格子のピッチを十分大きくしなければならず、現状のラビング布の繊維径を考えると数μｍピッチ以下の周期構造を実現することは実際上困難であった。
【００１０】
〔特許文献６〕に記載の偏光ホログラム素子の構成を図３６に示す。
図３６（ａ）に示した偏光ホログラム素子では、ガラス基板１０７、１０８それぞれにパターン化した透明電極１０９、１１０を設け、それぞれを配向膜１１１、１１２で被覆した後に透明電極１０９、１１０を向かい合わせてガラス基板１０７、１０８を貼り付ける。その後２つの基板１０７、１０８で作られるギャップの中に紫外線硬化型高分子液晶１１３を充填し、透明電極１０９、１１０に電圧を印加する。透明電極１０９、１１０上の高分子液晶１１３は電界によって一方向に配向するが、透明電極１０９、１１０の無い領域では高分子液晶１１３は配向せず、周期的な屈折率分布が得られる。その状態で紫外線を照射して高分子液晶１１３を重合させ、周期的な屈折率分布を固定化する。
【００１１】
図３６（ｂ）に示した偏光ホログラム素子では、ガラス基板１１４、１１５に透明電極１１６、１１７をパターン化することなく形成し、それぞれを配向膜１１８、１１９で被覆した後に透明電極１１６、１１７を向かい合わせるようにして２つのガラス基板１１４、１１５を貼り合わせ、その後２つの基板１１４、１１５で作られるギャップの中に紫外線硬化型高分子液晶１２０を充填し、更に透明電極１１６、１１７に電圧を印加して高分子液晶１２０をガラス基板１１４、１１５全面で一方向に配向させる。その後マスク露光によって紫外線の当たった所のみ高分子液晶１２０を重合させる。その後電圧印加を止め、かかるマスク露光で遮光された、つまり硬化しなかった領域の高分子液晶１２０の配向を戻し、その後全面露光して周期的な屈折率分布を得る。
【００１２】
図３６（ａ）に示した偏光ホログラム素子では、ガラス基板に凹凸格子を形成する必要がないため、偏光ホログラム素子をより低コストで作製できる。
しかしながらパターン化した電極による電界によって高分子液晶を配向させるため、透明電極端では電界の広がりによって高分子液晶が所定の配向から若干傾いて配向し、重合後では屈折率が異なる２領域の境界に遷移領域が生じる。そのため光学特性上矩形な回折格子が得られず、回折効率が低下しやすい。
【００１３】
図３６（ｂ）に示した偏光ホログラム素子でも、ガラス基板に凹凸格子を形成する必要がないため、偏光ホログラム素子をより低コストで作製できる。
しかしながら、電界によって高分子液晶を一方向に配向させるが、マスク露光では光強度プロファイルが矩形にならないため、図３６（ａ）に示した偏光ホログラム素子と同様に光学特性上矩形な回折格子が得られ難い。
【００１４】
この、光学特性上矩形な回折格子が得られ難い現象は、回折格子のピッチが狭くなるとより顕著に現れることから、図３６（ａ）、（ｂ）に示した、〔特許文献６〕に記載の偏光ホログラム素子では、周期構造の狭ピッチ化には限界があった。
更に同偏光ホログラム素子では、ギャップ間の高分子液晶が全て回折格子として作用するためギャップ制御が重要になる。ここで、一般に、液晶表示装置では球状スペーサーをギャップ中に散布してギャップ制御を行っている。しかしながらこれを偏光ホログラム素子に適用した場合、スペーサーは光散乱を引き起こして波面収差を増加させるため、スペーサー散布量はギャップ制御と波面収差増加とのトレードオフになり、ギャップ制御が重要であるにもかかわらず、最適化が容易ではない。
【００１５】
また図３５に示したように、従来の回折格子自体は矩形の形状になっていることが多い。これは偏光ホログラム素子に入射するレーザー光に対して周期構造と直交する偏光には回折効率を高くし、つまり±１次回折効率を高くし、かつ周期構造と平行な偏光には透過率を大きくする、つまり０次回折効率を小さくするためである。
しかしながら矩形形状の回折格子では±１次回折効率は最大で４０％に留まり、信号の検出効率を上げることは困難であった。
【００１６】
本発明は、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスク等の光記録媒体等に対応して用いられる光ピックアップ装置、この光ピックアップ装置等に用いられる偏光ホログラム素子及びかかる光ピックアップ装置、偏光ホログラム素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、一方の面に凹凸格子を備えた樹脂製の第１の透明基板と、第１の透明基板の上記凹凸格子上に形成された第１の透明導電膜と、第１の透明導電膜を被覆した第１の絶縁膜と、第１の透明基板に対向した第２の透明基板と、第２の透明基板の第１の透明基板側の面に形成された第２の透明導電膜と、第２の透明導電膜を被覆した第２の絶縁膜と、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に充填された、一方向に配向した高分子液晶を少なくとも含む液晶層とを有する偏光ホログラム素子にある。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の偏光ホログラム素子において、前記高分子液晶が紫外線硬化型高分子液晶であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の偏光ホログラム素子において、前記凹凸格子を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子を有する光ピックアップ装置にある。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の光ピックアップ装置において、±１次回折光のうち回折効率の高い側の回折光を検出するフォトダイオードを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、前記凹凸格子を、同凹凸格子を反転した形状のスタンパを用いて形成する偏光ホログラム素子の製造方法にある。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、または、請求項６記載の偏光ホログラム素子の製造方法において、第１の絶縁膜を、スパッタリング法、プラズマ化学的気相成長法、真空蒸着法の何れかによって成膜することを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、または、請求項６記載の偏光ホログラム素子の製造方法において、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に未硬化の紫外線硬化型の前記高分子結晶を挟み、第１の透明導電膜と第２の透明導電膜とに電圧を印加して前記高分子結晶を一方向に配向させたうえで露光を行うことにより前記高分子結晶を一方向に配向させた状態で重合させることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項６ないし８の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法を用い、請求項４または５記載の光ピックアップ装置を製造する光ピックアップの製造方法にある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、一方の面に凹凸格子を備えた樹脂製の第１の透明基板と、第１の透明基板の上記凹凸格子上に形成された第１の透明導電膜と、第１の透明導電膜を被覆した第１の絶縁膜と、第１の透明基板に対向した第２の透明基板と、第２の透明基板の第１の透明基板側の面に形成された第２の透明導電膜と、第２の透明導電膜を被覆した第２の絶縁膜と、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に充填された、一方向に配向した高分子液晶を少なくとも含む液晶層とを有する偏光ホログラム素子にあるので、回折格子として作用する領域は凹凸格子の凸部と、凹凸格子の凹部に埋め込まれた高分子液晶の部分であり、よって回折格子の高さや矩形性を凹凸格子の形状でほぼ規定でき、その結果第１の透明基板と第２の透明基板間のギャップ制御を厳密に行う必要がないので、スペーサーの散布量を減らせ波面収差の増加を抑制できるとともに、屈折率が異なる境界を凹凸格子の形状で規定でき、かつ高分子液晶が一方向に配向しているため光学的に良好な矩形性をもつ回折格子を得ることができるので、０次透過率を向上させ、かつ±１次回折光を高くでき、また、高分子液晶が透明導電膜で挟まれた構造となるため、透明導電膜に電圧を印加することで高分子液晶を一方向に配向できるから、電界によって高分子液晶を配向させるため凹凸格子が狭ピッチ化された場合も良好な配向が得られ、従来よりも狭ピッチとすることができ、したがって、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の偏光ホログラム素子を提供することができる。
【００２７】
高分子液晶が紫外線硬化型高分子液晶であることとすれば、第１、第２の透明基板と透明基板の間に未硬化の紫外線硬化型高分子液晶を挟み、対向する透明導電膜に電圧を印加して高分子液晶を一方向に配向させた後、全面露光によって紫外線硬化型高分子液晶を重合させることで、透明樹脂基板の凹凸格子の凸部と凹部に埋め込まれた高分子液晶の周期的な屈折率分布を容易に固定でき、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の偏光ホログラム素子を提供することができる。
【００２８】
凹凸格子を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしていることとすれば、垂直に偏光を入射させた場合、回折格子の一方の側壁は入射光に対して傾いた構造となり、±1次回折効率に偏りが生じるため、垂直な回折格子を有する偏光ホログラム素子よりも回折光強度を大きくでき、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率をさらに向上した小型で出力効率の高い偏光ホログラム素子を提供することができる。
【００２９】
本発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子を有する光ピックアップ装置にあるので、上述の各効果を奏する偏光ホログラム素子を有し、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の光ピックアップ装置を提供することができる。
【００３０】
±１次回折光のうち回折効率の高い側の回折光を検出するフォトダイオードを有することとすれば、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上し、小型で十分な出力信号を得ることができ、読み出し時の信号強度を大きくでき、高速な読み出しに対応できる光ピックアップ装置を提供することができる。
【００３１】
本発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、前記凹凸格子を、同凹凸格子を反転した形状のスタンパを用いて形成するので、スタンパ形状を樹脂に忠実に転写できるため、第１の透明基板上に凹凸形状を再現良く、かつ矩形性も良好に形成できるとともに、スタンパの作製には微細加工を必要とするが、１度スタンパを作れば第１の透明基板に凹凸格子を作る工程では微細加工を必要とせず、また凹凸格子の一方の側壁がテーパー形状になっている場合も、フォトリソグラフィー等によって垂直な凹凸形状を形成し、その後凹凸格子の斜めからＳｉＯ２等を蒸着して一方の側面にテーパーを付け、その後電鋳法によって凹凸格子が反転した形状を持つスタンパを作ることが可能であるから、凹凸格子を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしている偏光ホログラム素子を含め、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の偏光ホログラム素子を、容易且つ安価に製造できる偏光ホログラム素子の製造方法を提供することができる。
【００３２】
本発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、または、請求項６記載の偏光ホログラム素子の製造方法において、第１の絶縁膜を、スパッタリング法、プラズマ化学的気相成長法、真空蒸着法の何れかによって成膜するので、絶縁膜の形成による凹凸格子の形状変化を防止しつつ、比較的低温で絶縁膜の成膜が可能であることから、低コストでより良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の偏光ホログラム素子を製造できる偏光ホログラム素子の製造方法を提供することができる。
【００３３】
本発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法であって、または、請求項６記載の偏光ホログラム素子の製造方法において、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との間に未硬化の紫外線硬化型の前記高分子結晶を挟み、第１の透明導電膜と第２の透明導電膜とに電圧を印加して前記高分子結晶を一方向に配向させたうえで露光を行うことにより前記高分子結晶を一方向に配向させた状態で重合させるので、低コストでより良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の偏光ホログラム素子を良好に製造できる偏光ホログラム素子の製造方法を提供することができる。
【００３４】
本発明は、請求項６ないし８の何れか１つに記載の偏光ホログラム素子の製造方法を用い、請求項４または５記載の光ピックアップ装置を製造する光ピックアップの製造方法にあるので、上述の各効果を奏する偏光ホログラム素子の製造方法を用い、凹凸格子を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしている偏光ホログラム素子を備えた光ピックアップ装置を含め、低コストで良好な光学特性を持つとともに、狭ピッチ化且つギャップ制御に対応でき、±１次回折効率を向上した小型の光ピックアップ装置を製造することができる光ピックアップ装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１に本発明を適用した、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスク等の種々の光記録媒体等に対応して用いられる光ピックアップ装置等に搭載されることが可能な偏光ホログラム素子の概略を示す。
この偏光ホログラム素子１１は、ＤＶＤ用の偏光ホログラムであり、一方の面に凹凸格子１２を備えた樹脂製の第１の透明基板としての透明樹脂基板１３と、凹凸格子１２上に形成された透明導電膜１４と、透明導電膜１４を被覆した絶縁膜１５と、透明樹脂基板１３に対向した透明基板１６と、透明基板１６の透明樹脂基板１３側の面に形成された透明導電膜１７と、透明導電膜１７を被覆した絶縁膜１８と、絶縁膜１５と絶縁膜１８との間に充填された、一方向に配向した高分子液晶１９と図示しないスペーサーとを含む液晶層２０とを有している。
【００３６】
すなわち、透明樹脂基板１３は、その一面に凹凸格子１２が形成されており、凹凸格子１２上には透明導電膜１４が形成され、透明導電膜１４は絶縁膜１５で被覆されている。透明基板１６は、その一面に透明導電膜１７が形成され、透明導電膜１７は絶縁膜１８で被覆されている。透明導電膜１４、１７が対向するように透明樹脂基板１３と透明基板１６とがスペーサーによってギャップを保持したまま貼り合わされており、このギャップに一方向に配向した高分子液晶１９が充填されている。
【００３７】
透明樹脂基板１３は、光学的に等方性の透明な樹脂であるポリカーボネート製である。透明基板１６は、平坦な平板形状をなしており、光学的に等方性の透明なガラス製である。高分子液晶１９は、紫外線硬化型高分子液晶である。
高分子液晶１９の屈折率は、回折格子の周期方向でｎｘ、回折格子の周期と直交する方向でｎｙとすると、
△ｎ＝ｎｘ−ｎｙ＝０．０５〜０．３
を満たす関係となっている。透明樹脂基板１３の屈折率ｎｓとした場合、ｎｓはｎｙと等しい。よって偏光ホログラム素子１１に波長約６５０ｎｍの偏光が入射した場合、凹凸格子１２と平行な偏光は透過し、凹凸格子１２と直交する偏光は回折を起こす。
【００３８】
このような構造の偏光ホログラム素子１１では、回折格子として作用する領域は透明樹脂基板の凹凸格子１２の凸部と、凹凸格子１２の凹部に埋め込まれた高分子液晶１９の部分のみである。よって回折格子の形状つまり、高さや矩形性を凹凸格子１２の形状でほぼ規定できる。そのため凹凸格子１２の深さＸを再現良く形成できれば回折格子の高さは一定となり、透明樹脂基板１３と透明基板１６との間のギャップ制御を厳密に行う必要がない。そのためギャップ制御のためのスペーサー散布量を減らせ、スペーサーによる光散乱によって起こる波面収差増加を抑制できる。
【００３９】
また屈折率が異なる境界を凹凸格子１２の形状で規定できることから、矩形性の良い凹凸格子１２を形成できれば光学的に良好な矩形性を持つ回折格子が得られ、±１次回折効率の低下が抑制される。
対向する透明導電膜１４、１７に電圧を印加して高分子液晶１９を一方向に配向させることができるため、凹凸格子１２よりも十分に大きな面積に透明導電膜１４、１７を形成しておくことで透明導電膜１４、１７端部による電界の広がりの影響を無視でき、高分子液晶１９の配向バラツキを低減できる。その結果凹凸格子１２の凹部の屈折率バラツキが小さくなり、光学的に良好な矩形性をもつ回折格子が得られる。
【００４０】
高分子液晶１９は電界によって配向するため、配向バラツキは凹凸格子１２のピッチには依存しない。よって本発明にかかる構造を採用すると凹凸格子１２が狭ピッチ化された場合も良好な配向が得られる。狭ピッチの凹凸格子１２を矩形性良くかつ一定の高さで形成できれば光学的に良好な矩形性を持つ回折格子が得られ、上述した〔特許文献５〕、〔特許文献６〕記載のものよりも狭ピッチの偏光ホログラム素子１１を実現できる。
このように本発明にかかる構造を採用することで良好な光学特性を持つ偏光ホログラム素子１１が容易に得られる。
【００４１】
なお、透明樹脂基板１３に凹凸格子１２を形成する方法としては、凹凸格子１２を反転したスタンパを用いた形成法、例えば射出成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法または感光性樹脂法が優れている。かかる方法はスタンパの凹凸形状を光学的に透明な樹脂に転写する方法であるため、矩形性が良く深さの一定な凹凸格子を再現良く作ることができる。かかる射出成形法、圧縮成形法、射出圧縮成形法、感光性樹脂法は『オプトロ二クス社編  続・わかりやすい光ディスク』等の書籍に詳細に記載されているので、本明細書での内容は省略する。
【００４２】
スタンパを用いた方法は、上述した〔特許文献４〕、〔特許文献５〕記載のものと異なり凹凸格子１２の形成にフォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工が不要であるため、低コストで光学特性の良好な偏光ホログラム素子１１を作製できる。
スタンパはフォトリソグラフィーと電鋳法によって製造するか、フォトリソグラフィーと電鋳法によって形成したレプリカを転写して製造するため、ピッチが１〜２μｍ程度であれば容易に作製できる。そのためスタンパを用いた射出形成法、圧縮形成法、射出圧縮形成法、感光性樹脂法は狭ピッチの偏光ホログラム素子１１にも十分対応できる手法である。
【００４３】
加えて高分子液晶１９を本形態のように紫外線硬化型高分子液晶とした場合は、透明樹脂基板１３と透明基板１６との間に未硬化の紫外線硬化型高分子液晶を挟み、対向する透明導電膜１４、１７に電圧を印加して高分子液晶１９を一方向に配向させた後、全面露光によって紫外線硬化型高分子液晶を重合させると、透明樹脂基板１３の凹凸格子１２の凸部と凹部に埋め込まれた高分子液晶１９の周期的な屈折率分布が容易に固定される。
【００４４】
偏光ホログラム素子１１の作製方法の一例を図２ないし図１０に従って説明する。
なお、図２以下の各図及びこれに沿った以下の説明において、当該図面以前の図面にすでに図示し、また説明した部材については、同じ符号を用いて図示や説明を行い、重複した説明を適宜省略することとする。
【００４５】
図２に示すように、凹凸格子１２を反転した凹凸形状とされたスタンパ２１を備えた金型２２を有する射出成型装置２３に、矢印Ａで示すように、光学的に等方性のポリカーボネートからなる透明樹脂２４を射出し、透明樹脂２４を金型２２内で硬化させる。
図３に示すように、射出成形装置２３から、透明樹脂２４が金型２２内で硬化することによって形成された透明樹脂基板１３を取り出す。透明樹脂基板１３の一面にはスタンパ２１の凹凸形状が反転された凹凸格子１２が形成されている。本例では凹凸格子１２のピッチは４μｍ、凹凸格子の深さＸは２μｍとした。
【００４６】
透明樹脂基板１３を図示しない真空蒸着装置に入れ、凹凸格子１２上にＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３  ９０％、ＳｎＯ２  １０％）を電子ビーム蒸着法によって５０ｎｍ成膜し、図４に示すように、透明導電膜１４を形成する。
透明導電膜１４を形成した透明樹脂基板１３を図示しないスパッタ装置に入れ、ＳｉＯ２ターゲットを用いたスパッタリング法によって、基板温度５０〜７０℃にてＳｉＯ２を７０ｎｍ成膜し、図５に示すように、凹凸格子１２上の透明導電膜１４を被覆する絶縁膜１５を形成する。
【００４７】
光学的に等方性のガラス基板からなる透明基板１６にも図４、図５に示したものと同様のプロセスを用いて、図６に示すように、その一面に、透明導電膜１７と、透明導電膜１７を被覆する絶縁膜１８とを成膜する。
その後透明基板１６の絶縁膜１８上に球径３μｍの図示しないスペーサーを散布し、さらに紫外線硬化型の高分子液晶１９であって未硬化のものを滴下し、図７に示すように、高分子液晶１９上に、これを挟むようにして、透明導電膜１７に対して透明導電膜１４が対向するように透明樹脂基板１３を配置し、加圧してギャップ制御を行う。図７に示すようにギャップ制御後での高分子液晶１９は種々の方向に向いており、一方向には配向されていない。
なお高分子液晶１９の常光屈折率と異常光屈折率との差は０．１４となっており、常光屈折率は透明樹脂基板の屈折率ｎｓとほぼ同じとした。また高分子液晶に光重合性を付与するため光重合開始剤を添加している。
【００４８】
図８に示すように、対向する透明導電膜１４、１７に直流電源２５を繋いで電圧を印加する。その結果高分子液晶１９は一方向、具体的には電界方向に配向する。
この状態で、図９に示すように、透明樹脂基板１３を通して矢印Ｂで示すように紫外線を照射して、高分子液晶１９を電界方向に配向させた状態で重合させた。その結果高分子液晶１９の屈折率は回折格子の周期方向（ｎｘ）では高分子液晶１９の異常光屈折率となり、回折格子の周期と直交する方向（ｎｙ）では高分子液晶１９の常光屈折率となった。また△ｎは０．１４である。
高分子液晶１９が重合することで透明樹脂基板１３と透明基板１６とは高分子液晶１９によって接着され、またこれにより液晶層２０が完成した。
【００４９】
その後、図１０に示すように、透明樹脂基板１３、透明基板１６の、透明導電膜１４、１７を形成した側と反対側の面すなわち表面にそれぞれ、波長６５０ｎｍに対しての多層反射防止膜としての反射防止膜２６、２７を、真空蒸着法によって成膜し、偏光ホログラム素子１１を完成させた。
なお多層反射防止膜２６、２７は、波長に応じて形成されるものであり、図１に示した構成においてはこの図示及び説明を省略している。
また、本例では１個の偏光ホログラム素子１１に注目して説明したが、実際は１枚の透明樹脂基板１３、透明基板１６上に数１００〜数１０００個の偏光ホログラム素子１１を形成し、最後にダイシングソーを用いて透明樹脂基板１３、透明基板１６を切断して個々の偏光ホログラム素子１１を取り出すのが一般的である。
【００５０】
上記の方法で作製された偏光ホログラム素子１１を切断し、ＳＥＭを用いて断面を観察した。偏光ホログラム素子１１面内で透明樹脂基板１３の凹凸格子１２はほぼ９０度の矩形を持ち、凹凸格子１２の深さＸの分布も±５％以内であり、スタンパ２１の凹凸形状をほぼ忠実に透明樹脂基板１３に転写できたことが確認された。
【００５１】
また凹凸格子１２上の透明導電膜１４を被覆した絶縁膜１５（ＳｉＯ２）は凹凸格子１２の凹凸形状を維持していることが確認された。
従来高分子液晶を配向させる絶縁膜（配向膜）の形成はポリイミド溶液をスピンナー法や印刷法で塗布し、加熱・重合させていたが、数μｍ深さの凹凸格子にスピンナー法や印刷法を適用すると凹部の底にポリイミド溶液が溜まり、加熱重合後では凹凸形状を大きく変形させる懸念があった。
またポリイミドの重合温度は２００〜４００℃であり、透明樹脂基板１３には適用できなかった。
しかしながら、本例ではスピンナー法や印刷法等の塗布法よりも凹凸形状にならって成膜できるスパッタリング法を用いて絶縁膜１５（ＳｉＯ２）を形成したため、絶縁膜１５（ＳｉＯ２）も良好な凹凸形状を示したと考えられる。またスパッタリング法は基板温度を室温〜１００℃程度にしても良好な膜が形成できるため本例のように透明樹脂基板１３にも適用できるものである。
【００５２】
なお本例ではスパッタリング法を用いて絶縁膜１５を成膜したが、凹凸格子１２の凹凸形状にならって成膜できる方法であれば良く、真空状態で物理的に成膜する方法や化学的に成膜する方法、例えば真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法すなわちプラズマ化学的気相成長法が使用できる。絶縁膜としてはＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、Ｓｉ３Ｎ４等を用いることができる。
【００５３】
本例で作製した偏光ホログラム素子１１に波長６５０ｎｍのＰ偏光を回折格子の周期方向に平行に照射し、０次方向にフォトダイオードを置いて透過率を測定した。また波長６５０ｎｍのＳ偏光を回折格子の周期方向に直交して照射し、±１次方向にフォトダイオードを置いて±１次回折効率を測定した。また同偏光ホログラム素子１１を非接触三次元表面粗さ計システム（Ｚｙｇｏ社  Ｍａｒｋ  IVｘｐ）に装着してＨｅ−Ｎｅレーザーを用いてφ１．５ｍｍ内の波面収差を測定した。尚Ｈｅ−Ｎｅレーザーのビームスポットは全て回折格子に照射されているように調整した。その結果本例で作製された偏光ホログラム素子の０次透過率は９０％以上、±１次回折効率は３５〜４０％、波面収差は０．０２λｒｍｓ以下となっており、良好な光学特性を持つことが確認できた。
【００５４】
なお本例では高分子液晶１９の常光屈折率を透明樹脂基板１３の屈折率ｎｓとほぼ同じとしたが、高分子液晶１９の異常光屈折率を透明樹脂基板１３の屈折率ｎｓとほぼ同じにした場合は、高分子液晶１９の屈折率は回折格子の周期方向（ｎｘ）で常光屈折率となり、回折格子の周期と直交する方向（ｎｙ）では異常光屈折率となるように高分子液晶１９を配向させれば良い。
【００５５】
上述の構成と同様の構成の偏光ホログラム素子１１の作製方法の別の一例を図１１ないし図２１に従って説明する。
図１１に示すように、凹凸格子１２を反転した凹凸形状とされた透明なスタンパ２８と、ベースプレート２９とを備えた金型３０に、光学的に等方性の紫外線硬化型のポリカーボネートからなる透明樹脂３１をセットして、矢印Ｃで示すように加圧する。
【００５６】
図１２に示すように、凹凸格子１２を有する透明樹脂基板１３を形成するために、スタンパ２８を通して、矢印Ｄで示すように紫外線を照射して、透明樹脂３１を硬化させる。
図１３に示すように、金型３０から透明樹脂基板１３を取り出す。透明樹脂基板１３の一面にはスタンパ２８の凹凸形状が反転された凹凸格子１２が形成されている。凹凸格子１２のピッチは４μｍ、凹凸格子の深さＸは２μｍである。
【００５７】
透明樹脂基板１３を図示しない真空蒸着装置に入れ、凹凸格子１２上にＳｎＯ２を電子ビーム蒸着法によって５０ｎｍ成膜し、図１４に示すように、透明導電膜１４を形成する。
透明導電膜１４を形成した透明樹脂基板１３を図示しないプラズマＣＶＤ装置に入れ、ＳｉＨ４、Ｈ２、ＣＯ２、ＮＨ３ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によって基板温度１００℃にてＳｉＯＮを６０ｎｍ成膜し、図１５に示すように、凹凸格子１２上の透明導電膜１４を被覆する絶縁膜１５を形成する。
【００５８】
光学的に等方性のガラス基板からなる透明基板１６にも図１４に示したものと同様のプロセスを用いてＳｎＯ２からなる透明導電膜１７を形成した後、スピンナー法でポリイミド溶液を塗布し、加熱重合させることで、図１６に示すように、透明導電膜１７上にポリイミドからなる絶縁膜１８を成膜する。
【００５９】
その後、図１７に示すように、透明基板１６の周辺にエポキシ系接着剤からなるシール剤３２をスクリーン印刷によって塗布し、球径３μｍの図示しないスペーサーを散布する。その後透明導電膜１７に対して透明導電膜１４が対向するように透明樹脂基板１３を配置し、図示しないエアバックを用いてギャップ制御を行う。ギャップ制御後、エアバックごと図示しないオーブンに入れて加熱し、シール剤３２を硬化させる。
【００６０】
エアバックから取り出し、透明樹脂基板１３と透明基板１６との間のギャップを減圧にし、図１８に示すように、紫外線硬化型の高分子液晶１９を注入した。図１８に示されているように、注入直後での高分子液晶１９は種々の方向に向いており、一方向には配向されていない。
【００６１】
図１９に示すように、対向する透明導電膜１４、１７に直流電源２５を繋いで電圧を印加する。その結果高分子液晶１９は一方向、具体的には電界方向に配向する。
この状態で、図２０に示すように、透明樹脂基板１３を通して矢印Ｂで示すように紫外線を照射して、高分子液晶１９を電界方向に配向させた状態で重合させた。その結果高分子液晶１９の屈折率は回折格子の周期方向（ｎｘ）では高分子液晶１９の異常屈折率となり、回折格子の周期と直交する方向（ｎｙ）では高分子液晶１９の常光屈折率となった。また△ｎは０．１４である。
高分子液晶１９が重合することで高分子液晶１９の注入口は封止され、またこれにより液晶層２０が完成した。
【００６２】
その後、図２１に示すように、透明樹脂基板１３、透明基板１６の、透明導電膜１４、１７を形成した側と反対側の面すなわち表面にそれぞれ、波長６５０ｎｍに対しての多層反射防止膜としての反射防止膜２６、２７を、真空蒸着法によって成膜し、偏光ホログラム素子１１を完成させた。
なお、本方法で製造した偏光ホログラム素子１１の構成は、上述の図２ないし図１０を参照した方法で製造した偏光ホログラム素子１１の構成に比して、シール剤３２を備えている点において相違している。
【００６３】
本方法で作製した偏光ホログラム素子１１の断面を上述の方法で作成した偏光ホログラム素子１１と同様に、ＳＥＭを用いて評価した。その結果、透明樹脂基板１３の凹凸格子１２はほぼ９０度の矩形を持ち、凹凸格子１２の深さＸの分布も±５％以内であった。スタンパ２８を用い、感光性樹脂法を用いて成形を行う方法も、上述の射出成形法と同等の形状が得られることが確認できた。
【００６４】
また凹凸格子１２上の透明導電膜１４を被覆した絶縁膜１５（ＳｉＯＮ）は凹凸格子１２の凹凸形状を維持していることが確認された。
本方法で作製した偏光ホログラム素子１１の０次透過率、±１次回折効率、波面収差を上述の方法で測定した。その結果上述の偏光ホログラム素子１１と同程度の光学特性が得られ、本例の偏光ホログラム素子１１も良好な光学特性を持つことが確認できた。
【００６５】
なお本例でも１個の偏光ホログラム素子１１に注目して説明したが、実際は１枚の透明樹脂基板１３、透明基板１６上に数１００〜数１０００個の偏光ホログラム素子１１を形成し、最後にダイシングソーを用いて透明樹脂基板１３、透明基板１６を切断して個々の偏光ホログラム素子１１を取り出すのが一般的である。
【００６６】
図２２に示すように、上述の各偏光ホログラム素子１１において、凹凸格子１２を形成した側壁の一方は、テーパー形状をなしていても良い。この偏光ホログラム素子１１においても高分子液晶１９の屈折率は回折格子の周期方向でｎｘ、回折格子の周期と直交する方向でｎｙとすると、△ｎ＝ｎｘ−ｎｙ＝０．０５〜０．３となっている。透明樹脂基板１３の屈折率をｎｓとした場合、ｎｓはｎｙと等しい。よって偏光ホログラム素子１１に波長約６５０ｎｍの偏光が入射した場合、凹凸格子１２と平行な偏光は透過し、凹凸格子１２と直交する偏光は回折を起こす。
【００６７】
ここで回折格子に周期方向に対して傾いて偏光が入射した場合の回折効率について説明する。
上述した〔特許文献４〕における構成のように、有機複屈折膜に垂直な凹凸格子を設けた偏光ホログラム素子の構造を図３７（ａ）に、回折格子の周期方向に対して入射光を傾けた場合の０次回折効率および±１次回折効率を図３７（ｂ）に示す。有機複屈折膜１２１の屈折率は進相軸方向で１．６７、遅相軸方向で１．５８となっており、凹凸格子１２２の形状は２．０μｍピッチ、ｄｕｔｙ＝５０％、深さ３．２μｍであり、屈折率１．５８の等方性のオーバーコート剤１２３で充填された構造となっている。なお図３７中の光入射角度は凹凸格子１２２に垂直に入射する場合を０°としている。図３７よりレーザーの光入射角度によって±１次光の回折効率に偏りが生じ、傾き６°では±１次回折光に約２０％の偏りが発生することがわかる。
【００６８】
しかし、凹凸格子１２を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしている偏光ホログラム素子１１においては、図３７の結果より±１次回折光の偏りは小さくなるが、±１次回折光に強度差を持たせられる。
なお透明樹脂基板から垂直に偏光を入射した場合の０次、±１次光の方向を図３７のように定義すると、＋１次回折光は−１次回折光より強度が大きくなるので＋１次光をフォトダイオードに導くようにすると、垂直な回折格子を有する偏光ホログラム素子よりも回折光強度を大きくできる。
【００６９】
凹凸格子１２を形成した側壁の一方がテーパー形状をなしている偏光ホログラム素子１１の作製方法の一例を図２３ないし図３１に示す。
図２３に示すように、かかる形状の凹凸格子１２を反転した、一方の側壁がテーパー状になっている凹凸形状のスタンパ３３を備えた金型３４を有する圧縮成形装置３５に光学的に等方性のポリカーボネートからなる透明樹脂３６をセットし、透明樹脂３６を加熱し軟化させて後に矢印Ｅで示すように圧縮して透明樹脂３６にスタンパ３３の凹凸形状を転写し、この状態で冷却して透明樹脂３６を硬化させる。
【００７０】
図２４に示すように、冷却後、冷却によって透明樹脂３６が硬化することで成形された透明樹脂基板１３を圧縮成形装置３５から取り出す。透明樹脂基板１３の一面にはスタンパ３３の凹凸形状が反転された、側壁の一方がテーパー形状をなしている凹凸格子１２が形成されている。凹凸格子１２のピッチは１．４μｍ、凹凸格子１２の深さＸは２．１μｍ、テーパー角度は６度とした。
【００７１】
透明樹脂基板１３を図示しないスパッタ装置に入れ、ＩＴＯターゲットを用いて凹凸格子上にＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３  ９５％、ＳｎＯ２  ５％）を３０ｎｍ成膜し、図２５に示すように、透明導電膜１４を形成する。
透明導電膜１４を形成した透明樹脂基板１３を図示しない真空蒸着装置に入れ、電子ビーム蒸着法によって室温にてＳｉＯ２を５０ｎｍ成膜し、図２６に示すように、凹凸格子１２上の透明導電膜１４を被覆する絶縁膜１５を形成する。
【００７２】
光学的に等方性のガラス基板からなる透明基板１６にも図２５、図２６に示したものと同様のプロセスを用いて、図２７に示すように、その一面に、透明導電膜１７と、透明導電膜１７を被覆する絶縁膜１８とを成膜する。
その後透明基板１６の絶縁膜１８上に球径３μｍの図示しないスペーサーを散布し、さらに紫外線硬化型の高分子液晶１９であって未硬化のものを滴下し、図２８に示すように、高分子液晶１９上に、これを挟むようにして、透明導電膜１４に対して透明導電膜１７が対向するように透明樹脂基板１３を配置し、加圧してギャップ制御を行う。図２８に示すようにギャップ制御後での高分子液晶１９は種々の方向に向いており、一方向には配向されていない。
本例で用いた高分子液晶１９は常光方向の屈折率と異常光方向の屈折率との差は０．１８となっており、常光方向の屈折率は透明樹脂基板の屈折率ｎｓとほぼ同じである。また高分子液晶１９に光重合性を付与するため、光重合開始剤を添加している。
【００７３】
図２９に示すように、対向する透明導電膜１４、１７に直流電源２５を繋いで電圧を印加し、高分子液晶１９を一方向に配向させる。
この状態で、図３０に示すように、透明樹脂基板１３を通して矢印Ｂで示すように紫外線を照射して高分子液晶１９を電界方向に配向させた状態で重合させた。その結果高分子液晶１９の屈折率は回折格子の周期方向（ｎｘ）では高分子液晶１９の異常光方向の屈折率となり、回折格子の周期と直交する方向（ｎｙ）では高分子液晶１９の常光方向の屈折率となった。また△ｎは０．１８である。
高分子結晶１９が重合することで透明樹脂基板１３と透明基板１６とは高分子液晶１９によって接着され、またこれにより液晶層２０が完成した。
【００７４】
その後、図３１に示すように、透明樹脂基板１３、透明基板１６の、透明電極膜１４、１７を形成した側と反対側の面すなわち表面にそれぞれ、波長６５０ｎｍに対しての多層反射防止膜としての反射防止膜２６、２７を、真空蒸着法によって成膜し、偏光ホログラム素子１１を完成させた。
なお多層反射防止膜２６、２７は、波長に応じて形成されるものであり、図２２に示した構成においてはこの図示及び説明を省略している。
【００７５】
本例の作製方法によると、スタンパ３３の凹凸形状を透明樹脂基板１３に忠実に転写できることから、一方の側壁がテーパー状になっている凹凸形状のスタンパ３３を用意できれば、一方の側面がテーパー形状の凹凸格子１２を再現よく形成できる。またスタンパ３３の凹凸形状の一面が順テーパーになっているため、スタンパ３３と透明樹脂基板１３とは剥離し易くなり、透明樹脂基板１３、スタンパ３３に無理な荷重が掛からず透明樹脂基板１３が良好に形成されるとともにスタンパ３３の寿命が延びるメリットもある。
【００７６】
本例で作製した偏光ホログラム素子１１の０次透過率、±１次回折効率、波面収差をすでに述べた方法で測定した。その結果＋１次光は３９〜４４％、−１次光は２６〜３０％となり、１次回折効率に強度差を持たせることができた。なお０次透過率、波面収差は図２等に示した偏光ホログラム素子１１と同程度であった。
【００７７】
なお本例の偏光ホログラム素子１１と同様の、１．４μｍピッチで垂直な回折格子を持つ偏光ホログラム素子では、±１次光は３２〜３６％となることから、本例の偏光ホログラム素子１１を用いて＋１次光をフォトダイオードに導くようにすると、垂直形状の回折格子を持つ偏光ホログラム素子よりも大きな回折強度が得られる。
【００７８】
また本例でも１個の偏光ホログラム素子１１に注目して説明したが、実際は１枚の透明樹脂基板１３、透明基板１６上に数１００〜数１０００個の偏光ホログラム素子１１を形成し、最後にダイシングソーを用いて透明樹脂基板１３、透明基板１６を切断して個々の偏光ホログラム素子１１を取り出すのが一般的である。
【００７９】
スタンパ３３の作製方法を図３２に従って説明する。
図３２（ａ）に示すように、フォトリソグラフィーによってレジストからなる垂直な凹凸形状をなす凹凸格子３７を形成し、符号Ｆで示す凹凸格子３７の斜め方向からＳｉＯ２等を蒸着して一方の側面にテーパーを付け、型３８を完成させる。
図３２（ｂ）に示すように、型３８に電鋳法によって太線で示すＮｉ膜３９を成膜する。
図３２（ｃ）に示すように、型３８からＮｉ膜３９を取り外してＮｉスタンパであるスタンパ３３を形成する。
なおスタンパ３３の裏面を金属や有機物等で充填するとスタンパ３３の強度を増加できるのでより望ましい。
この方法によると、一方の側壁がテーパー状になっている凹凸形状のスタンパ３３を容易に作製できる。
【００８０】
図３３に本発明を適用した光ピックアップ装置の構成の一例を示す。
この光ピックアップ装置５１は、ＤＶＤ用のものであり、このため、波長約６５０ｎｍのレーザービームを出射するレーザーダイオード５２と、レーザーダイオード５２から出射されたレーザービームが入射する図１、図１０または図２１に示した偏光ホログラム素子１１と、レーザーダイオード５２から出射され偏光ホログラム素子１１を経たレーザービームが入射するコリメータレンズ５３と、レーザーダイオード５２から出射され偏光ホログラム素子１１、コリメータレンズ５３を経たレーザービームが入射するλ／４波長板５４と、レーザーダイオード５２から出射され偏光ホログラム素子１１、コリメータレンズ５３、λ／４波長板５４を経たレーザービームが入射する対物レンズ５５と、ＤＶＤ５６からの反射光であって偏光ホログラム素子１１を経た反射光が入射するフォトダイオード５７とを有している。
【００８１】
かかる光ピックアップ装置５１では、レーザーダイオード５２から出射された波長約６５０ｎｍのＳ偏光は偏光ホログラム素子１１に透明基板１６側から入射し、コリメータレンズ５３、λ／４波長板５４、対物レンズ５５を通った後、ＤＶＤ５６を照射し、ＤＶＤ５６の記録ピットからの反射光はλ／４波長板５４で直線偏光になった後、偏光ホログラム素子１１に透明樹脂基板１３側から入射し、回折してフォトダイオード５７に導かれ、フォーカス検出、トラック検出、信号検出が行われる。
【００８２】
光ピックアップ装置５１を用いてＤＶＤ−ＲＯＭから情報信号の再生を行ったところ、偏光ホログラム素子１１を用いて十分な信号出力を得ることができた。光ピックアップ装置５１は偏光ホログラム素子１１が、プリズムを接着した偏光ビームスプリッタよりも小さいことから、従来の光ピックアップよりも小型である。光ピックアップ装置５１は、ＤＶＤに限らず、適宜、ＣＤ、光磁気ディスク等の種々の光記録媒体等に対応して用いることが可能である。
【００８３】
図３４に本発明を適用した光ピックアップ装置の構成の別の例を示す。
この光ピックアップ装置５１は、上述の光ピックアップ装置５１と同様、ＤＶＤ用のものであるが、上述の光ピックアップ装置５１と比較して、図２２、図３１に示した偏光ホログラム素子１１を用いている点で主に相違している。
【００８４】
そして、この光ピックアップ装置５１では、レーザーダイオードから出射された波長約６５０ｎｍのＳ偏光は偏光ホログラム素子１１に透明基板１６側から入射し、０次透過光はコリメータレンズ５３、λ／４波長板５４、対物レンズ５５を通った後、ＤＶＤ５６を照射し、ＤＶＤ５６の記録ピットからの反射光はλ／４波長板５４で直線偏光になった後、偏光ホログラム素子１１に透明樹脂基板１３側から入射し、＋１次回折光はフォトダイオード５７に導かれ、フォーカス検出、トラック検出、信号検出が行われる。
【００８５】
本例に用いた偏光ホログラム素子１１は±１次回折効率に偏りがあり、本例の場合、＋１次回折光は−１次回折光よりも光強度が高く、垂直な凹凸格子１２をもつ前述の偏光ホログラム素子１１の±１次回折効率よりも高いため、フォトダイオード５７で検出される信号強度が大きくなり、高速な読み出しにも対応できる。そのためフォトダイオード５７は、±１次回折光のうち回折効率の高い側の＋１次回折光を検出するようになっている。
【００８６】
この光ピックアップ装置５１も、偏光ホログラム素子プリズムを接着した偏光ビームスプリッタよりも小さくなっているため、従来の光ピックアップよりも小型である。またこの光ピックアップ装置５１も、ＤＶＤに限らず、適宜、ＣＤ、光磁気ディスク等の種々の光記録媒体等に対応して用いることが可能である。
これら光ピックアップ装置５１は、上述の偏光ホログラム素子１１の製造方法をその一部とする製造方法によって製造されるものである。
【００８７】
以上、本発明を実施するための形態として、本発明を適用した偏光ホログラム素子１１、光ピックアップ装置５１及びこれらの製造方法について説明したが、たとえば、高分子液晶は、適宜、紫外線硬化型以外のものを用いることができるなど、本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明を適用した偏光ホログラム素子の概略正面図である。
【図２】本発明を適用した、図１に示した偏光ホログラム素子の製造方法であって、第１の透明基板を製造する工程を説明するための概略正面図である。
【図３】図２に示した工程の次の工程において、図２に示した工程によって成形された後に取り出された第１の透明基板の概略正面図である。
【図４】図３に示した工程の次の工程により第１の透明導電膜を形成された第１の透明基板の概略正面図である。
【図５】図４に示した工程の次の工程により第１の絶縁膜を形成された第１の透明基板の概略正面図である。
【図６】第２の透明導電膜及び第２の絶縁膜を形成された第２の透明基板の概略正面図である。
【図７】図５に示した第１の透明基板と図６に示した第２の透明基板との間に高分子液晶を配した工程を示す概略正面図である。
【図８】図７に示した工程の次の工程であって電圧印加により高分子液晶を一方向に配向させた状態を示す概略正面図である。
【図９】図８に示した工程の次の工程であって図８に示した状態で露光により高分子液晶を重合させる工程を示す概略正面図である。
【図１０】図９に示した工程の次の工程であって表面に反射防止膜を形成する工程を示す概略正面図である。
【図１１】本発明を適用した、偏光ホログラム素子の他の製造方法であって、第１の透明基板を成形する工程を説明するための概略正面図である。
【図１２】図１１に示した工程の次の工程において、硬化により第１の透明基板を製造する工程を示す概略正面図である。
【図１３】図１２に示した工程によって製造された第１の透明基板の概略正面図である。
【図１４】図１３に示した工程の次の工程により第１の透明導電膜を形成された第１の透明基板の概略正面図である。
【図１５】図１４に示した工程の次の工程により第１の絶縁膜を形成された第１の透明基板の概略正面図である。
【図１６】第２の透明導電膜及び第２の絶縁膜を形成された第２の透明基板の概略正面図である。
【図１７】図１５に示した第１の透明基板と図１６に示した第２の透明基板とを対向させる工程を示す概略正面図である。
【図１８】図１７に示した工程の次の工程であって、第１の透明基板と第２の透明基板との間に高分子液晶を配した工程を示す概略正面図である。
【図１９】図１８に示した工程の次の工程であって電圧印加により高分子液晶を一方向に配向させた状態を示す概略正面図である。
【図２０】図１９に示した工程の次の工程であって図１９に示した状態で露光により高分子液晶を重合させる工程を示す概略正面図である。
【図２１】図２０に示した工程の次の工程であって表面に反射防止膜を形成する工程を示す概略正面図である。
【図２２】本発明を適用した偏光ホログラム素子の他の構成例の概略正面図である。
【図２３】本発明を適用した、図２２に示した偏光ホログラム素子の製造方法であって、第１の透明基板を製造する工程を説明するための概略正面図である。
【図２４】図２３に示した工程の次の工程において、図２３に示した工程によって成形された後に取り出された第１の透明基板の概略正面図である。
【図２５】図２４に示した工程の次の工程により第１の透明導電膜を形成された第１の透明基板の概略正面図である。
【図２６】図２５に示した工程の次の工程により第１の絶縁膜を形成された第１の透明基板の概略正面図である。
【図２７】第２の透明導電膜及び第２の絶縁膜を形成された第２の透明基板の概略正面図である。
【図２８】図２６に示した第１の透明基板と図２７に示した第２の透明基板との間に高分子液晶を配した工程を示す概略正面図である。
【図２９】図２８に示した工程の次の工程であって電圧印加により高分子液晶を一方向に配向させた状態を示す概略正面図である。
【図３０】図２９に示した工程の次の工程であって図２９に示した状態で露光により高分子液晶を重合させる工程を示す概略正面図である。
【図３１】図３０に示した工程の次の工程であって表面に反射防止膜を形成する工程を示す概略正面図である。
【図３２】図２３に示したスタンパの製造工程を示す概略正面図である。
【図３３】本発明を適用した光ピックアップ装置であって、図１、図１０または図２１に示した偏光ホログラム素子を備えた光ピックアップ装置を示す概略正面図である。
【図３４】本発明を適用した光ピックアップ装置であって、図２２、図３３に示した偏光ホログラム素子を備えた光ピックアップ装置を示す概略正面図である。
【図３５】従来の偏光ホログラム素子の概略構成図である。
【図３６】従来の他の偏光ホログラム素子の概略構成図である。
【図３７】従来のさらに他の偏光ホログラム素子の性質を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１１    偏光ホログラム素子
１２    凹凸格子
１３    第１の透明基板
１４    第１の透明導電膜
１５    第１の絶縁膜
１６    第２の透明基板
１７    第２の透明導電膜
１８    第２の絶縁膜
１９    高分子液晶、紫外線硬化型高分子液晶
２０    液晶層
２１、２８、３３    スタンパ
５１    光ピックアップ装置
５７    フォトダイオード
【図１】
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【図２】
2005353207.tif 000004
【図３】
2005353207.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005353207.tif 000011
【図１０】
2005353207.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2005353207.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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